WO2017016710A1 - Triebwerk für ein luftfahrzeug sowie luftfahrzeug oder tragflächenflugzeug mit einem triebwerk - Google Patents

Triebwerk für ein luftfahrzeug sowie luftfahrzeug oder tragflächenflugzeug mit einem triebwerk Download PDF

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WO2017016710A1
WO2017016710A1 PCT/EP2016/062248 EP2016062248W WO2017016710A1 WO 2017016710 A1 WO2017016710 A1 WO 2017016710A1 EP 2016062248 W EP2016062248 W EP 2016062248W WO 2017016710 A1 WO2017016710 A1 WO 2017016710A1
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engine
aircraft
impeller
impellers
bearing
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PCT/EP2016/062248
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Ralf Fischer
Markus Reinhard
Johannes Wollenberg
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K5/00—Plants including an engine, other than a gas turbine, driving a compressor or a ducted fan
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F05D2220/76—Application in combination with an electrical generator
    • F05D2220/768—Application in combination with an electrical generator equipped with permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to an engine for an aircraft and an aircraft, in particular an aircraft in the form of a wing aircraft, with an engine.
  • Engines for aircraft are known per se.
  • a turbofan engine comes into consideration.
  • Such an engine has a so-called fan, a compressor, a combustion chamber and a turbine in the direction of an air flow resulting during operation of the engine.
  • the compressor and the turbine each have at least one vane wheel.
  • At least the compressor comprises a plurality of
  • Vane wheels and means of the impellers result in individual compressor stages, wherein different speeds and / or different directions of rotation of the impellers are possible borrowed and usual from one compressor stage to the subsequent compressor stage.
  • Air sucked in at the engine inlet is accelerated by the fan in an outdoor area.
  • a resulting airflow bypasses the compressor, combustor, and turbine (bypass) and provides much of the thrust produced by the engine.
  • the intake air is fed to the compressor
  • Combustion chamber which compressed by the compressor air mixed with a fuel and ignited the mixture.
  • the resulting combustion gases are expelled backwards out of the engine and thereby drive the turbine.
  • the turbine in turn drives the impellers of the compressor and the fan by means of a shaft leading to the front.
  • the exhaust gases emitted downstream of the turbine contribute only slightly to the thrust generated by the engine.
  • the turbine is used for driving the Impeller and fan impellers require and even reduce the speed of the exhausted combustion gases with their airfoil wheels.
  • the structural design of such an engine is complex. This is especially true for the leading from the turbine to the compressor shaft.
  • the shaft Due to different rotational speeds and / or rotational directions of the impellers of the compressor and the impeller or impellers of the fan in relation to the impellers of the compressor, the shaft is a complex and expensive to manufacture hollow shaft, possibly a shaft with a plurality of hollow shafts , Based on the situation outlined above, it is an object of the present invention to specify an engine for an aircraft with a lower complexity and furthermore an aircraft, in particular an aircraft in the form of a wing aircraft, with at least one such engine.
  • a fan and a compressor comprising an engine for an aircraft, in particular a wing aircraft, provided with driven and operating about a rotation axis rotating impellers of the fan and the compressor that the impellers are driven by an electric motor in the form of a Doppelspulenaktormotors and that the vanes are rotatably mounted on an axle, in particular that each impeller can be driven by means of a respective electric motor in the form of a double coil actuator motor.
  • Electric motor (double coil actuator motor) is characterized by a low efficiency and - in comparison to other fundamentally also eligible electric motors - by a much lower mass.
  • the double coil actuator motor comprises by means of a support structure or the like arranged on a circular path, radially or tangentially magnetized permanent magnets and also arranged on a circular path and the permanent magnets encompassing double coils.
  • the or each driven impeller is rotatably connected to the support structure and the double coils are located in or on a surrounding the impeller housing of the engine (engine housing) and are there also rotatably mounted.
  • Doppelspulenaktormotors the permanent magnets are moved on its support structure through the double coils and it results in a rotational movement of the impeller connected to the support structure.
  • an axis is arranged centrally in the engine, the longitudinal axis of which coincides or at least aligns with a central longitudinal axis of the engine and coincides with an axis of rotation of the or each driven impeller.
  • the rotatable mounting of the impellers on such an axis ensures a ra- Diale fixation of the impellers on the axle even with switched off double coil actuator motor. Due to the rotatable mounting of the impellers on the axle, the axle itself may be rotatably mounted within the engine. This considerably facilitates the attachment of the axle.
  • the or each electric motor-driven impeller is guided on the axle by means of a bearing, for example by means of a sliding bearing or a roller bearing.
  • This guide causes additional stabilization of each impeller by the bearing fixed a hub part of the impeller in the axial direction of the engine, ie in the direction of the resulting during operation of the engine air flow.
  • the fixation of the respective impeller by means of the bearing occurs in addition to an already given due to the Doppelspulenaktormotors external axial fixation of the impeller within the engine. Thus, an inner and an outer axial fixation are guaranteed.
  • Impeller on an outer surface of the axle formed tread together with a centered eye of an impeller part of the guide and the inner axial fixation the impeller on the axis effective bearing In a bearing in the form of a sliding bearing, the respective running surface and the eye form the sliding bearing and the running surface and the inner surface of the eye are in direct contact. In a bearing in the form of a rolling bearing, at least rolling elements are located between the running surface and the inner surface of the eye. In this respect, the running surface and the inner surface of the eye form part of the bearing. In a particular embodiment of a roller bearing of the impeller or a plurality of impellers, the rolling elements for axial fixation of the respective impeller in the longitudinal direction of the axis are effective. The rotatable mounting and the axial fixation of the impellers is then realized by a component, namely a roller bearing with corresponding rolling elements.
  • the axle acts as an air guiding unit.
  • the axle is shaped in such a way that incoming and sucked ambient air is conducted uniformly along its outer surface through the engine.
  • the impellers driven by means of a Doppelspulenaktormotors are not rotatably connected, so that the air guide unit, for example by means of radial struts
  • a conical shape cone, paraboloid of revolution
  • Such a cone shape is particularly aerodynamically favorable and can therefore fulfill the air-conducting function well.
  • the running surface of each bearing in relation to a hull contour of the air-guiding unit is used. executed low profile.
  • the hub of each fixed to the air guide unit in the axial direction of the engine impeller is then in each case a recessed profile and provides the air flowing around the air guide unit less resistance.
  • a special situation is given when a tread depth of the tread of each bearing allows a recording of the eye of the respective impeller within the envelope contour of the air guide unit.
  • each hub of an impeller is behind an upstream in the flow direction underlying undercut in the surface contour of the air guide unit and incoming air is passed away by means of the air guide unit over the outer circumference of the hub.
  • the object mentioned at the outset is also achieved by means of an aircraft with at least one engine of the type described here and below.
  • the invention is also an aircraft, in particular an aircraft in the form of a wing aircraft, with at least one such engine. Due to the now no longer required wave from the turbine to the fan and / or compressor can individual
  • Engines can also be run without a turbine.
  • the aircraft may comprise at least one turbine with a turbine, which drives a generator for generating electrical energy, which is conventionally provided by appropriate cabling to the non-turbine engines and the local Doppelspulenaktormotoren can be passed.
  • a turbine intended to supply other engines with electrical energy can be arranged at a central location of the aircraft, for example in or on the fuselage.
  • FIG. 2 shows a plan view of the engine according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows an axis of the engine according to FIG. 1 with vanes rotatably mounted thereon
  • FIG. 5 shows an aircraft with a plurality of engines according to FIG. 1
  • FIG. 1 shows a schematically simplified schematic illustration of an embodiment of an engine 10 for an aircraft 12 (FIG. 5) according to the approach proposed here.
  • the engine 10 comprises a so-called fan 14, a compressor 16 and a turbine 18 in a basically known manner.
  • the fan 14 and the compressor 16 each have at least one impeller 20.
  • the fan 14 may include more than the impeller 20 shown in FIG.
  • the compressor 16 usually comprises a plurality of impellers 20.
  • the impellers 20 rotate in operation about a rotation axis 22nd
  • incoming air is conveyed into a secondary air channel 26 formed in the interior of the engine 10 and a housing 24 (engine casing) and a core air channel 28 coaxially surrounded by the secondary air channel 26 and separated by a partition wall 27.
  • the entering into the core air duct 28 air is compressed by the compressor 16.
  • the compressed air is mixed with one or more burners 30 with a fuel and ignited.
  • the resulting combustion gases exit the engine 10 via the turbine 18, causing the blade-blade wheels 32 included in the turbine 18 and driving the turbine 18 to rotate.
  • the turbine 18 in turn drives a generator 34.
  • the turbine 18 and the generator 34 electrical energy is thus generated during operation of the engine 10, by means of which the impellers 20 of the compressor 16 and / or the fan 14 are driven by an electric motor.
  • each impeller 20 of the fan 14 and of the compressor 16 are each assigned an electric motor in the form of a double coil actuator motor 36. Due to the drive of the impellers 20 of the fan 14 and the compressor 16, a hitherto necessary shaft from the turbine 18 to the compressor 16 and / or the fan 14 omitted. Instead of a previous wave, the impellers 20 are rotatably mounted on an axle 38. Due to the rotatable mounting there is no rotationally fixed connection between the wing wheels 20 and the axle 38.
  • FIG. 2 shows the engine 10 according to FIG. 1 in a view from the front and without its housing 24.
  • the fan 14 and its impeller 20 are visible.
  • an electric motor for electromotive drive of this impeller 20 (and corresponding to the impellers 20 of the compressor 16) is an electric motor in the form of a
  • Double coil actuator motor 36 is provided.
  • the impeller 20 is surrounded by a plurality of permanent magnets 40 arranged on a circular path and by double coils 42 which comprise the permanent magnets 40.
  • the dual coil actuator motor concept is for example in
  • EP 1 858 142 A1 to which reference is made for further details and which, insofar as the engine concept and an electric motor realized according to this concept are concerned, are hereby incorporated in full in the description presented here.
  • the radially or tangentially magnetized permanent magnets 40 can be passed through the double coils 42.
  • Corresponding to the opposite winding sense of the two sides of each double coil 42 and the permanent magnets 40 are oppositely magnetized and the north and south poles of a permanent magnet 40 are each a Nordrang. South pole facing a direction of movement adjacent permanent magnets 40.
  • annularly arranged double coils 42 are rotationally fixed to the housing 24 of the
  • the permanent magnets 40 are attached to a circular support structure 44. This is rotatable relative to the circularly arranged double coils 42.
  • the permanent magnets 40 with their support structure 44 and the double coils 42 together form the electric motor /
  • Double coil actuator motor 36 The impeller 20 is rotatably connected by means of the tips of its wings with the support structure 44.
  • dual coil actuator motor 36 When dual coil actuator motor 36 is activated, current flow through dual coils 42 generates a traveling magnetic field. This takes the permanent magnets 40 with them and therefore leads to a rotation of the support structure 44 as well as to a rotation of the impeller 20 connected therewith in a rotationally fixed manner.
  • Engine 10 for an aircraft 12 requires radial fixation of an impeller 20 driven in this manner, and for this purpose the already mentioned axle 38 is provided.
  • the respective impeller 20 is rotatably mounted.
  • the axle 38 itself can thereby be mounted in a rotationally fixed manner within the engine 10, for example by means of radial struts fixed to the engine casing 24 or a separating surface between the secondary air duct 26 and the core air duct 28.
  • the axle 38 can act as an air guide unit. This is already indicated in the illustration in FIG. There, the diameter of the axis 38 increases in the region of the compressor 16 in the flow direction. This conical geometry of the axis 38 causes a guiding of the air flow through the core air channel 28, contributes to a compression of the intake air due to the increasing diameter in the flow direction and directs them in the direction of the burner or the burner 30th
  • an embodiment of an axle 38 functioning as an air-guiding unit is shown with further details.
  • the impellers 20 are guided on the shaft 38, which is partially shown in longitudinal section, by means of a bearing, for example by means of a slide bearing, and thus fixed in the axial direction of the axle 38.
  • the axial fixation by means of the bearing thus occurs as “inner fixation” in addition to a given by means of Doppelspulenaktormotors 36 axial fixation ("outer fixation").
  • a tread 46 formed for each impeller 20 on an outer surface of the axle 38, together with a centered eye 48 of the respective impeller 20, form a plain bearing effective for guiding and axially fixing it to the axle 38.
  • a bearing by means of a plain bearing is alternatively a storage means of a rolling bearing or more rolling bearings, for example, two mutually inclined Rol- lenlager or two tapered roller bearings, into consideration.
  • a rolling bearing or more rolling bearings for example, two mutually inclined Rol- lenlager or two tapered roller bearings, into consideration.
  • the tread 46 located between the outer surface of the tread 46 and the inner surface of the eye 48 in a basically known manner rolling elements, in particular a cage with rolling elements placed therein, the tread 46 as an inner ring and the inner surface of the eye 48 as an outer ring of a fundamental known rolling or ball bearing acts.
  • at least one complete rolling bearing with inner ring, rolling elements and outer ring between the tread 46 and the inner surface of the eye 48 may be located.
  • axle 38 functions as an air-guiding unit
  • a cone-shaped geometry in the broadest sense is meaningful with a tip pointing in the direction of an inlet of the engine 10, as shown by way of example in the illustrations in FIG. 3 and FIG.
  • the running surface 46 of each bearing in relation to a hull contour of the axis 38 (the air guide unit) can be designed as a recessed profile.
  • a tread depth of the tread 46 of each bearing is dimensioned such that a complete reception of the eye 48 of the respective impeller 20 within the envelope contour of the axle 38 (the air guide unit) is possible.
  • the eye 48 thus disappears completely in the depth of the profile of the tread 46 and is accordingly not at all affected by the air flowing around the axle 38 (the air guide unit).
  • Such a profile in the axis 38 is effective for the axial fixation of each impeller 20 and regardless of whether the Rotation of the respective impeller 20 is realized for example by means of a sliding bearing or by means of a bearing by means of rolling elements.
  • the axial fixation can essentially be achieved by means of rolling element bearing, so that advantageously no or hardly any contact of the vertical boundary surfaces of an eye 48 with the adjacent vertical boundary surfaces of the profile in the axis 38 takes place.
  • the illustration in FIG. 4 shows an alternative embodiment of an axle 38 (also partially shown in longitudinal section) and the impellers rotatably mounted thereon. In contrast to the embodiment shown in FIG.
  • the impellers 20 are located in the longitudinal direction of the axle 38 between the eyes 48 no up to the surface of the envelope contour of the axis 38 extending portions of the axis 38. Instead, the eyes 48 are arranged along the axis 38 spaced.
  • This spaced arrangement and the axial fixing of the impellers 20 can be realized, for example, by means of a bearing of the eyes 48 by means of suitable rolling bearings (as described above) or, as shown, by means of a profiled bearing surface 46.
  • Rolling elements can optionally be located at the bottom of the profiled bearing surface 46 (Not shown) .
  • For axial fixation effective ball or roller bearings are well known in the art. In this respect, can be dispensed with an explicit representation of such bearings and associated rolling elements here.
  • the embodiments shown in FIG. 3 and FIG. 4 are also expressly used as an example of a rotatable mounting of at least one impeller 20 on the
  • the bearing 46, 48 includes at least the inner surface of the eye 48 of the respective impeller 20 and the tread 46 on the axis 38. In addition, the bearing 46, 48 then between the inner surface of the eye 48 and the tread 46 for axially fixing the respective
  • Impeller 20 in the longitudinal direction of the axis 38 effective rolling elements, for example, rolling elements of a deep groove ball bearing, rolling elements of a tapered roller bearing, etc.
  • rolling elements for example, rolling elements of a deep groove ball bearing, rolling elements of a tapered roller bearing, etc.
  • the inner surface of the eye 48 of the respective impeller 20 and the running surface 46 on the shaft 38 designed accordingly, ie in example effective for axial fixing rolling elements of a deep groove ball bearing both surfaces 46, 48 has a corresponding radially circumferential recess.
  • FIG. 5 finally shows an aircraft 12 in the form of a wing aircraft 12 with two engines 10 of the type described here.
  • the double coil actuator motors 36 are supplied with electrical energy, for example, by means of a turbine 18 and a generator 34 driven by the turbine 18.
  • This may be a turbine-generator combination 18, 34 of the respective engine 10 or a turbine-generator combination 18, 34 of one or more central engines 10, the or each such central engine 10 being the dual coil actuator motors 36 of those engines 10 supplied with electrical energy, which do not have a turbine-generator combination 18, 34.
  • the entrainment of larger batteries is thus unnecessary, although an electrical energy storage in the form of
  • Accumulator is also possible, for example, such that all Doppelspulenaktormotoren 36 are fed from the energy storage and the or each turbine-generator combination 18, 34 is effective for charging the energy storage. While the invention has been further illustrated and described in detail by the exemplary embodiment, the invention is not limited by the disclosed or disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
  • An engine 10 for an aircraft 12 and an aircraft 12 or wing aircraft 12 with an engine 10 wherein the engine 10 includes a fan 14 and a compressor 16, wherein impellers 20 of the fan 14 and the compressor 16 rotate in operation about a rotation sachse 22, wherein the impellers 20 are driven by an electric motor in the form of a double coil actuator motor 36 and are driven during operation of the engine 10 and wherein the vanes 20 are rotatably mounted on an axle 38, so are not rotatably connected to the axis 38. Accordingly, the impellers 20 are not driven by the shaft 38 but by a double coil actuator motor 36 acting on the outside of the impellers 20.

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Abstract

Die Erfindung ist ein Triebwerk (10) für ein Luftfahrzeug (12) sowie ein Luftfahrzeug (12) oder Tragflächenflugzeug (12) mit einem Triebwerk (10), wobei das Triebwerk (10) einen Fan (14) und einen Verdichter (16) umfasst, wobei Flügelräder (20) des Fans (14) und des Verdichters (16) im Betrieb um eine Rotationsachse (22) rotieren, wobei die Flügelräder (20) mittels eines Elektromotors in Form eines Doppelspulenaktormotors (36) antreibbar sind und wobei die Flügelräder (20) an einer Achse (38) drehbar gelagert sind.

Description

Beschreibung
Triebwerk für ein Luftfahrzeug sowie Luftfahrzeug oder Tragflächenflugzeug mit einem Triebwerk
Die Erfindung betrifft ein Triebwerk für ein Luftfahrzeug sowie ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Luftfahrzeug in Form eines Tragflächenflugzeugs, mit einem Triebwerk. Triebwerke für Luftfahrzeuge sind an sich bekannt. Als Triebwerk kommt zum Beispiel ein Mantelstromtriebwerk in Betracht. Ein derartiges Triebwerk weist in Richtung eines sich beim Betrieb des Triebwerks ergebenden Luftstroms einen sogenannten Fan, einen Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbine auf. Der Verdichter und die Turbine weisen jeweils zumindest ein Flügel - rad auf. Zumindest der Verdichter umfasst eine Mehrzahl von
Flügelrädern und mittels der Flügelräder ergeben sich einzelne Verdichterstufen, wobei von einer Verdichterstufe zur nachfolgenden Verdichterstufe unterschiedliche Drehzahlen und/oder unterschiedliche Drehrichtungen der Flügelräder mög- lieh und üblich sind.
Am Einlass des Triebwerks angesaugte Luft wird mittels des Fans in einem Außenbereich beschleunigt. Ein resultierender Luftström wird am Verdichter, der Brennkammer und der Turbine vorbeigeleitet (Nebenstrom) und liefert einen Großteil der vom Triebwerk erzeugten Schubkraft . In einem Innenbereich des Fans wird die angesaugte Luft dem Verdichter zugeleitet
(Kernstrom) . Im Anschluss an den Verdichter wird in der
Brennkammer die mittels des Verdichters verdichtete Luft mit einem Kraftstoff gemischt und das Gemisch gezündet. Die resultierenden Brandgase werden nach hinten aus dem Triebwerk ausgestoßen und treiben dabei die Turbine an. Die Turbine wiederum treibt mittels einer nach vorn führenden Welle die Flügelräder des Verdichters und des Fans an.
Die im Anschluss an die Turbine ausgestoßenen Brandgase tragen nur in geringem Maße zu der mittels des Triebwerks erzeugten Schubkraft bei . Die Turbine wird für den Antrieb der Flügelräder des Verdichters und des Fans benötigt und reduziert mit ihren Schaufelblatt-Rädern sogar die Geschwindigkeit der ausgestoßenen Brandgase. Der konstruktive Aufbau eines solchen Triebwerks ist komplex. Dies gilt vor allem für die von der Turbine zum Verdichter führende Welle. Aufgrund unterschiedlicher Rotationsgeschwindigkeiten und/oder Rotationsrichtungen der Flügelräder des Verdichters sowie des Flügelrads oder der Flügelräder des Fans in Relation zu den Flügelrädern des Verdichters handelt es sich bei der Welle um eine komplexe und aufwändig zu fertigende Hohlwelle, ggf. eine Welle mit einer Mehrzahl von Hohlwellen . Ausgehend von der vorstehend skizzierten Situation besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Triebwerk für ein Luftfahrzeug mit einer geringeren Komplexität und im Weiteren ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Luftfahrzeug in Form eines Tragflächenflugzeugs, mit zumindest einem derarti - gen Triebwerk anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Triebwerks mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu ist bei einem einen Fan und einen Verdichter umfassenden Triebwerk für ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Tragflächenflugzeug, mit angetriebenen und im Betrieb um eine Rotationsachse rotierenden Flügelrädern des Fans und des Verdichters vorgesehen, dass die Flügelräder mittels eines Elektromotors in Form eines Doppelspulenaktormotors antreibbar sind und dass die Flügel - räder an einer Achse drehbar gelagert sind, insbesondere dass jedes Flügelrad mittels jeweils eines Elektromotors in Form eines Doppelspulenaktormotors antreibbar ist.
Ein nach dem Doppelspulenaktor-Motorkonzept arbeitender
Elektromotor (Doppelspulenaktormotor) zeichnet sich durch einen günstigen Wirkungsgrad sowie - im Vergleich zu anderen grundsätzlich ebenfalls in Betracht kommenden Elektromotoren - durch eine deutlich geringere Masse aus. Der Doppelspulenaktormotor umfasst mittels einer Tragstruktur oder dergleichen auf einer Kreisbahn angeordnete, radial oder tangential magnetisierte Permanentmagnete sowie ebenfalls auf einer Kreisbahn angeordnete und die Permanentmagnete umgreifende Doppelspulen. Das oder jedes angetriebene Flügelrad ist drehfest mit der Tragstruktur verbunden und die Doppelspulen befinden sich in oder an einem die Flügelräder umgebenden Gehäuse des Triebwerks (Triebwerksgehäuse) und sind dort eben- falls drehfest angebracht. Bei einer Aktivierung des
Doppelspulenaktormotors werden die Permanentmagnete auf ihrer Tragstruktur durch die Doppelspulen hindurch bewegt und es resultiert eine Drehbewegung des mit der Tragstruktur verbundenen Flügelrads.
Aufgrund des elektrischen Antriebs der Flügelräder des Verdichters und/oder des Fans ist keine von der Turbine nach vorne führende zentrale Welle mehr erforderlich. Aufgrund des Entfalls dieser Welle resultieren aufgrund von deren Komple- xität ein erheblicher Kostenvorteil sowie eine Reduktion des Gewichts des Triebwerks und eine damit einhergehende Reduktion des TreibstoffVerbrauchs des jeweiligen Luftfahrzeugs im Betrieb. Schließlich ist noch davon auszugehen, dass mit dem Entfall der bisher benötigten Welle zum Antrieb der Flügelrä- der auch deutliche Einsparmöglichkeiten in Bezug auf War- tungs- und Reparaturkosten einhergehen. Aufgrund des elektrischen Antriebs mittels des Doppelspulenaktormotors lassen sich die Flügelräder des Fans und/oder des Verdichters im Triebwerksgehäuse außen lagern, so dass für den Fan und/oder den Verdichter überhaupt keine zentrale Welle mehr notwendig ist .
An die Stelle der bisherigen zentralen Welle tritt eine mittig im Triebwerk angeordnete Achse, deren Längsachse mit ei- ner Mittellängsachse des Triebwerks zusammenfällt oder zumindest fluchtet sowie mit einer Rotationsachse des oder jedes angetriebenen Flügelrads zusammenfällt. Die drehbare Lagerung der Flügelräder an einer solchen Achse gewährleistet eine ra- diale Fixierung der Flügelräder an der Achse auch bei ausgeschaltetem Doppelspulenaktormotor . Aufgrund der drehbaren Lagerung der Flügelräder an der Achse kann die Achse selbst drehfest innerhalb des Triebwerks angebracht sein. Dies er- leichtert die Anbringung der Achse erheblich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete RückbeZiehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspru- ches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin.
Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombina- tionen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist. Bei einer Ausführungsform des Triebwerks ist das oder jedes elektromotorisch angetriebene Flügelrad an der Achse mittels eines Lagers, zum Beispiel mittels eines Gleitlagers oder eines Wälzlagers, geführt. Diese Führung bewirkt eine zusätzliche Stabilisierung jedes Flügelrads, indem das Lager ein Na- benteil des Flügelrads in axialer Richtung des Triebwerks, also in Richtung des sich beim Betrieb des Triebwerks ergebenden Luftstroms, fixiert. Die Fixierung des jeweiligen Flügelrads mittels des Lagers tritt neben eine bereits aufgrund des Doppelspulenaktormotors gegebene äußere axiale Fixierung des Flügelrads innerhalb des Triebwerks. Damit sind also eine innere und eine äußere axiale Fixierung gewährleistet.
Bei einer besonderen Ausführungsform eines Triebwerks mit einer solchen durch ein Lager bewirkten zusätzlichen axialen Fixierung des jeweiligen Flügelrads bilden eine für jedes
Flügelrad auf einer Außenoberfläche der Achse gebildete Lauffläche zusammen mit einem zentrierten Auge eines Flügelrads einen Teil des zur Führung und zur inneren axialen Fixierung des Flügelrads an der Achse wirksamen Lagers. Bei einem Lager in Form eines Gleitlagers bilden die jeweilige Lauffläche und das Auge das Gleitlager und die Lauffläche und die Innenoberfläche des Auges sind in direktem Kontakt. Bei einem Lager in Form eines Wälzlagers befinden sich zwischen der Lauffläche und der Innenoberfläche des Auges zumindest Wälzkörper. Insofern bilden die Lauffläche und die Innenoberfläche des Auges einen Teil des Lagers. Bei einer besonderen Ausführungsform einer Wälzlagerung des Flügelrads oder mehrerer Flügelräder sind die Wälzkörper zur axialen Fixierung des jeweiligen Flügelrads in Längsrichtung der Achse wirksam. Die drehbare Lagerung und die axiale Fixierung der Flügelräder ist dann durch ein Bauelement reali- siert, nämlich ein Wälzlager mit entsprechenden Wälzkörpern.
Bei einer nochmals weiteren Ausführungsform des Triebwerks fungiert die Achse als Luftleiteinheit. Als Luftleiteinheit ist die Achse derart geformt, dass anströmende und angesaugte Umgebungsluft gleichmäßig entlang von deren Außenoberfläche durch das Triebwerk geleitet wird. Auch mit dieser Luftleiteinheit sind die mittels eines Doppelspulenaktormotors angetriebenen Flügelräder nicht drehfest verbunden, so dass die Luftleiteinheit zum Beispiel mittels radialer Streben
drehfest mittig im Innern des Triebwerks angebracht werden kann .
Bei einer besonderen Ausführungsform des Triebwerks mit einer derartig gestalteten und als Luftleiteinheit fungierenden Achse weist diese im weitesten Sinne eine Kegelform (Kegel, Rotationsparaboloid) mit einer in Richtung auf einen Einlass des Triebwerks weisenden Spitze auf. Eine solche Kegelform ist aerodynamisch besonders günstig und kann daher die luftleitende Funktion gut erfüllen.
Bei einer Ausführungsform eines Triebwerks mit einer solchen kegelförmigen Luftleiteinheit ist die Lauffläche jedes Lagers in Relation zu einer Hüllkontur der Luftleiteinheit als ver- tieftes Profil ausgeführt. Die Nabe jedes an der Luftleiteinheit in axialer Richtung des Triebwerks fixierten Flügelrads befindet sich dann in jeweils einem vertieften Profil und bietet der um die Luftleiteinheit anströmenden Luft weniger Widerstand. Eine besondere Situation ist dann gegeben, wenn eine Profiltiefe der Lauffläche jedes Lagers eine Aufnahme des Auges des jeweiligen Flügelrads innerhalb der Hüllkontur der Luftleiteinheit erlaubt. Dann befindet sich jede Nabe eines Flügelrads hinter einem in Strömungsrichtung stromauf- wärts liegenden Hinterschnitt in der Oberflächenkontur der Luftleiteinheit und anströmende Luft wird mittels der Luftleiteinheit über den Außenumfang der Nabe hinweggeleitet.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch mittels eines Luft- fahrzeugs mit zumindest einem Triebwerk der hier und im Folgenden beschrieben Art gelöst. Demgemäß ist die Erfindung auch ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Luftfahrzeug in Form eines Tragflächenflugzeugs, mit zumindest einem derartigen Triebwerk. Aufgrund der jetzt nicht mehr benötigten Welle von der Turbine zum Fan und/oder Verdichter können einzelne
Triebwerke auch ohne Turbine ausgeführt werden. Zur Erzeugung der zum Antrieb der Flügelräder solcher Triebwerke notwendigen elektrischen Energie kann das Luftfahrzeug zumindest ein Triebwerk mit einer Turbine aufweisen, wobei diese einen Ge- nerator zur Erzeugung elektrischer Energie antreibt, welche in herkömmlicher Art und Weise durch eine entsprechende Verkabelung zu den Triebwerken ohne Turbine und den dortigen Doppelspulenaktormotoren geleitet werden kann. Ein solches Triebwerk mit einer zur Versorgung weiterer Triebwerke mit elektrischer Energie bestimmten Turbine kann an einer zentralen Stelle des Luftfahrzeugs angeordnet sein, zum Beispiel im oder am Rumpf .
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung durchaus auch Ergänzungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche, die zum Beispiel durch Kombina- tion oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder auch zu neuen Verfahrensschritten oder Verfahrensschrittfolgen führen .
Es zeigen
FIG 1 ein Triebwerk für ein Luftfahrzeug
FIG 2 eine Draufsicht auf das Triebwerk gemäß FIG 1, FIG 3 eine Achse des Triebwerks gemäß FIG 1 mit daran drehbar gelagerten Flügelrädern
FIG 4 eine alternative Ausführungsform der Achse und der
Lagerung der Flügelräder an der Achse sowie
FIG 5 ein Luftfahrzeug mit einer Mehrzahl von Triebwerken gemäß FIG 1.
Die Darstellung in FIG 1 zeigt eine schematisch vereinfachte Prinzipdarstellung einer Ausführungsform eines Triebwerks 10 für ein Luftfahrzeug 12 (FIG 5) gemäß dem hier vorgeschlagenen Ansatz. Das Triebwerk 10 umfasst in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise einen sogenannten Fan 14, einen Verdichter 16 und eine Turbine 18. Der Fan 14 und der Verdichter 16 weisen jeweils zumindest ein Flügelrad 20 auf. Der Fan 14 kann mehr als das in der Darstellung in FIG 1 gezeigte eine Flügelrad 20 umfassen. Der Verdichter 16 umfasst üblicherwei- se eine Vielzahl von Flügelrädern 20. Die Flügelräder 20 rotieren im Betrieb um eine Rotationsachse 22.
Mittels des Fans 14 wird anströmende Luft in einen im Innern des Triebwerks 10 und einem Gehäuse 24 (Triebwerksgehäuse) gebildeten Nebenluftkanal 26 sowie einen von dem Nebenluftka- nal 26 koaxial umgebenen und durch eine Trennwand 27 getrennten Kernluftkanal 28 gefördert. Die in den Kernluftkanal 28 eintretende Luft wird mittels des Verdichters 16 verdichtet. In einem an den Verdichter 16 anschließenden Brennraum wird die verdichtete Luft mittels eines oder mehrerer Brenner 30 mit einem Kraftstoff gemischt und entzündet. Die resultierenden Brandgase treten über die Turbine 18 aus dem Triebwerk 10 aus und versetzen dabei von der Turbine 18 umfasste und die Turbine 18 antreibende Schaufelblatt-Räder 32 in Rotation.
Die Turbine 18 treibt wiederum einen Generator 34 an. Mittels der Turbine 18 und des Generators 34 wird so beim Betrieb des Triebwerks 10 elektrische Energie erzeugt, mittels derer die Flügelräder 20 des Verdichters 16 und/oder des Fans 14 elektromotorisch antreibbar sind. Zum elektromotorischen Antrieb ist bei der in FIG 1 gezeigten Ausführungsform jedem Flügelrad 20 des Fans 14 und des Verdichters 16 jeweils ein Elektromotor in Form eines Doppelspulenaktormotors 36 zugeordnet. Aufgrund des Antriebs der Flügelräder 20 des Fans 14 und des Verdichters 16 kann eine bisher notwendige Welle von der Turbine 18 zum Verdichter 16 und/oder zum Fan 14 entfallen. Anstelle einer bisherigen Welle sind die Flügelräder 20 an einer Achse 38 drehbar gelagert. Aufgrund der drehbaren Lagerung besteht keine drehfeste Verbindung zwischen den Flü- gelrädern 20 und der Achse 38.
Die Darstellung in FIG 2 zeigt das Triebwerk 10 gemäß FIG 1 in einer Ansicht von vorne und ohne dessen Gehäuse 24. Bei einem Blick von vorn auf das Triebwerk 10 sind der Fan 14 und dessen Flügelrad 20 sichtbar. Zum elektromotorischen Antrieb dieses Flügelrads 20 (und entsprechend der Flügelräder 20 des Verdichters 16) ist ein Elektromotor in Form eines
Doppelspulenaktormotors 36 vorgesehen. Das Flügelrad 20 ist dabei von einer Mehrzahl von auf einer Kreisbahn angeordneten Permanentmagneten 40 sowie von Doppel - spulen 42, welche die Permanentmagnete 40 umfassen, umgeben. Das Doppelspulenaktor-Motorkonzept ist zum Beispiel in der
EP 1 858 142 AI beschrieben, auf die für weitere Details verwiesen wird und die, soweit das Motorkonzept und ein nach diesem Konzept realisierter Elektromotor betroffen sind, hiermit vollumfänglich in die hier vorgelegte Beschreibung einbezogen wird.
Wie dies bei dem Doppelspulenaktor-Motorkonzept vorgesehen ist, können die radial oder tangential magnetisierten Permanentmagnete 40 durch die Doppelspulen 42 hindurchgeführt wer- den. Korrespondierend mit dem entgegengesetzten Wicklungssinn der beiden Seiten jeder Doppelspule 42 sind auch die Permanentmagnete 40 entgegengesetzt magnetisiert und die Nord- und Südpole eines Permanentmagneten 40 sind jeweils einem Nordbzw. Südpol eines in Bewegungsrichtung benachbarten Perma- nentmagneten 40 zugewandt.
Bei dem hier vorgeschlagenen Triebwerk 10 sind die ringförmig angeordneten Doppelspulen 42 drehfest am Gehäuse 24 des
Triebwerks 10 angebracht. Die Permanentmagnete 40 sind an ei- ner kreisförmigen Tragstruktur 44 angebracht. Diese ist relativ zu den kreisförmig angeordneten Doppelspulen 42 drehbar. Die Permanentmagnete 40 mit ihrer Tragstruktur 44 und die Doppelspulen 42 bilden zusammen den Elektromotor /
Doppelspulenaktormotor 36. Das Flügelrad 20 ist mittels der Spitzen seiner Flügel mit der Tragstruktur 44 drehfest verbunden. Bei aktiviertem Doppelspulenaktormotor 36 erzeugt ein Stromfluss durch die Doppelspulen 42 ein wanderndes Magnetfeld. Dieses nimmt die Permanentmagnete 40 mit und führt daher zu einer Drehung der Tragstruktur 44 sowie zu einer Dre- hung des damit drehfest verbundenen Flügelrads 20.
Die Drehung eines Flügelrads 20 aufgrund eines mittels eines Doppelspulenaktormotors 36 erzeugten wandernden Magnetfelds ist grundsätzlich ohne eine Achse 38 möglich. Bei einem
Triebwerk 10 für ein Luftfahrzeug 12 ist eine radiale Fixierung eines auf diese Weise angetriebenen Flügelrads 20 jedoch notwendig und zu diesem Zweck ist die bereits erwähnte Achse 38 vorgesehen. An dieser ist das jeweilige Flügelrad 20 drehbar gelagert. Die Achse 38 selbst kann dabei drehfest innerhalb des Triebwerks 10 angebracht sein, zum Beispiel mittels radialer und am Triebwerksgehäuse 24 oder einer Trennfläche zwischen dem Nebenluftkanal 26 und dem Kernluftkanal 28 fi- xierter Streben.
Die Achse 38 kann als Luftleiteinheit fungierenden. Dies ist bei der Darstellung in FIG 1 bereits angedeutet. Dort nimmt der Durchmesser der Achse 38 im Bereich des Verdichters 16 in Strömungsrichtung zu. Diese kegelförmige Geometrie der Achse 38 bewirkt eine Führung des LuftStroms durch den Kernluftkanal 28, trägt aufgrund des in Strömungsrichtung zunehmenden Durchmessers zu einer Kompression der angesaugten Luft bei und leitet diese in Richtung auf den oder die Brenner 30.
In der Darstellung in FIG 3 ist eine Ausführungsform einer als Luftleiteinheit fungierenden Achse 38 mit weiteren Details gezeigt. Demnach sind die Flügelräder 20 an der teilweise im Längsschnitt gezeigten Achse 38 mittels eines La- gers, zum Beispiel mittels eines Gleitlagers, geführt und auf diese Weise in axialer Richtung der Achse 38 fixiert. Die axiale Fixierung mittels des Lagers tritt damit als „innere Fixierung" neben eine mittels des Doppelspulenaktormotors 36 gegebene axiale Fixierung („äußere Fixierung") . Bei der ge- zeigten Ausführungsform bilden eine für jedes Flügelrad 20 auf einer Außenoberfläche der Achse 38 gebildete Lauffläche 46 zusammen mit einem zentrierten Auge 48 des jeweiligen Flügelrads 20 ein zu dessen Führung und axialer Fixierung an der Achse 38 wirksames Gleitlager.
Anstelle einer Lagerung mittels eines Gleitlagers kommt alternativ eine Lagerung mittels eines Wälzlagers oder mehrerer Wälzlager, zum Beispiel zweier gegeneinander geneigter Rol- lenlager oder zweier Kegelrollenlager, in Betracht. Dann befinden sich zwischen der Außenoberfläche der Lauffläche 46 und der Innenoberfläche des Auges 48 in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise Wälzkörper, insbesondere ein Käfig mit darin platzierten Wälzkörpern, wobei die Lauffläche 46 als Innenring und die Innenoberfläche des Auges 48 als Außenring eines grundsätzlich an sich bekannten Wälz- oder Kugellagers fungiert. Alternativ kann sich auch zumindest ein vollständiges Wälzlager mit Innenring, Wälzkörpern und Außen- ring zwischen der Lauffläche 46 und der Innenoberfläche des Auges 48 befinden.
Insgesamt ist darauf hinzuweisen, dass eine solche oder ähnliche Lagerung eines Flügelrads 20 unabhängig davon ist, ob die Achse 38 auch als Luftleiteinheit fungiert. Wenn die Achse 38 als Luftleiteinheit fungiert, ist eine im weitesten Sinne kegelförmige Geometrie mit einer in Richtung auf einen Einlass des Triebwerks 10 weisenden Spitze sinnvoll, wie dies exemplarisch in den Darstellungen in FIG 3 und FIG 4 gezeigt ist. Speziell bei einer solchen Geometrie der Achse 38 (der Luftleiteinheit) mit einem in Strömungsrichtung zunehmenden Durchmesser kann die Lauffläche 46 jedes Lagers in Relation zu einer Hüllkontur der Achse 38 (der Luftleiteinheit) als vertieftes Profil ausgeführt sein. Dieses nimmt das Auge 48 des jeweiligen Flügelrads 20 zumindest teilweise auf, so dass der im Profil eingebettete Teil des Auges 48 nicht von der die Achse 38 (die Luftleiteinheit) umströmenden Luft angeströmt wird und demnach keine Luftwirbel oder sonstige Störungen im Luftstrom erzeugt. Bei der gezeigten Ausführungs- form ist eine Profiltiefe der Lauffläche 46 jedes Lagers so bemessen, dass eine vollständige Aufnahme des Auges 48 des jeweiligen Flügelrads 20 innerhalb der Hüllkontur der Achse 38 (der Luftleiteinheit) möglich ist. Das Auge 48 verschwindet damit vollständig in der Tiefe des Profils der Lauffläche 46 und wird entsprechend gar nicht von der die Achse 38 (die Luftleiteinheit) umströmenden Luft angeströmt. Ein solches Profil in der Achse 38 ist zur axialen Fixierung jedes Flügelrads 20 wirksam und zwar unabhängig davon, ob die Drehbarkeit des jeweiligen Flügelrads 20 zum Beispiel mittels einer Gleitlagerung oder mittels einer Lagerung mittels Wälzkörpern realisiert ist. Bei einer geeigneten Lagerung mittels Wälzkörpern kann die axiale Fixierung im Wesentlichen mittels der Wälzkörperlagerung erreicht werden, so dass vorteilhaft keine oder kaum eine Berührung der in FIG 3 vertikalen Grenzflächen eines Auges 48 mit den angrenzenden vertikalen Grenzflächen des Profils in der Achse 38 stattfindet. Die Darstellung in FIG 4 zeigt eine alternative Ausführungsform einer (ebenfalls teilweise im Längsschnitt gezeigten) Achse 38 und der daran drehbar gelagerten Flügelräder 20. Im Unterschied zu der in FIG 3 gezeigten Ausführungsform befinden sich in Längsrichtung der Achse 38 zwischen den Augen 48 der Flügelräder 20 keine bis an die Oberfläche der Hüllkontur der Achse 38 reichenden Abschnitte der Achse 38. Stattdessen sind die Augen 48 entlang der Achse 38 beabstandet angeordnet . Diese beabstandete Anordnung und die axiale Fixierung der Flügelräder 20 ist zum Beispiel mittels einer Lagerung der Augen 48 mittels geeigneter Wälzlager (wie oben beschrieben) realisierbar oder - wie gezeigt - mittels einer profilierten Lagerfläche 46. Am Boden der profilierten Lagerfläche 46 können sich optional Wälzkörper befinden (nicht gezeigt) . Zur axialen Fixierung wirksame Kugel- oder Wälzlager sind an sich allgemein bekannt. Insofern kann auf eine explizite Darstellung solcher Lager und zugehöriger Wälzkörper hier verzichtet werden. Jedenfalls sind die in FIG 3 und FIG 4 gezeigten Ausführungsformen ausdrücklich auch als Beispiel für eine drehbare Lagerung zumindest eines Flügelrads 20 an der
Achse 38 zu verstehen. Das Lager 46, 48 umfasst zumindest die Innenoberfläche des Auges 48 des jeweiligen Flügelrads 20 und die Lauffläche 46 an der Achse 38. Darüber hinaus umfasst das Lager 46, 48 dann zwischen der Innenoberfläche des Auges 48 und der Lauffläche 46 zur axialen Fixierung des jeweiligen
Flügelrads 20 in Längsrichtung der Achse 38 wirksame Wälzkörper, zum Beispiel Wälzkörper eines Rillenkugellagers, Wälzkörper eines Kegelrollenlagers usw. Zur Aufnahme solcher Wälzkörper sind die Innenoberfläche des Auges 48 des jeweiligen Flügelrads 20 und die Lauffläche 46 an der Achse 38 entsprechend gestaltet, d.h. bei zum Beispiel zur axialen Fixierung wirksamen Wälzkörpern eines Rillenkugellagers weisen beide Flächen 46, 48 eine entsprechende radial umlaufende Vertiefung auf.
Die Darstellung in FIG 5 zeigt abschließend ein Luftfahrzeug 12 in Form eines Tragflächenflugzeugs 12 mit zwei Triebwerken 10 der hier beschriebenen Art. Anstelle von zwei Triebwerken 10 können auch mehr als zwei Triebwerke 10 zum Einsatz kommen. Die Doppelspulenaktormotoren 36 werden zum Beispiel mittels einer Turbine 18 und eines von der Turbine 18 angetriebenen Generators 34 mit elektrischer Energie versorgt. Dabei kann es sich um eine Turbinen-Generator-Kombination 18, 34 des jeweiligen Triebwerks 10 handeln oder eine Turbinen- Generator-Kombination 18, 34 eines oder mehrerer zentraler Triebwerke 10 handeln, wobei das oder jedes derartige zentrale Triebwerk 10 die Doppelspulenaktormotoren 36 derjenigen Triebwerke 10 mit elektrischer Energie versorgt, die über keine Turbinen-Generator-Kombination 18, 34 verfügen. Das Mitführen größerer Batterien wird damit unnötig, wenngleich ein elektrischer Energiespeicher in Form von
Akkumulatorzellen ebenso möglich ist, zum Beispiel derart, dass alle Doppelspulenaktormotoren 36 aus dem Energiespeicher gespeist werden und die oder jede Turbinen-Generator- Kombination 18, 34 zum Aufladen des Energiespeichers wirksam ist . Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das oder die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereichten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Angegeben werden ein Triebwerk 10 für ein Luftfahr- zeug 12 sowie ein Luftfahrzeug 12 oder Tragflächenflugzeug 12 mit einem Triebwerk 10, wobei das Triebwerk 10 einen Fan 14 und einen Verdichter 16 umfasst, wobei Flügelräder 20 des Fans 14 und des Verdichters 16 im Betrieb um eine Rotation- sachse 22 rotieren, wobei die Flügelräder 20 mittels eines Elektromotors in Form eines Doppelspulenaktormotors 36 antreibbar sind und im Betrieb des Triebwerks 10 angetrieben werden und wobei die Flügelräder 20 an einer Achse 38 drehbar gelagert sind, also mit der Achse 38 nicht drehfest verbunden sind. Der Antrieb der Flügelräder 20 erfolgt demnach nicht über die Achse 38, sondern über einen außen an den Flügelrädern 20 angreifenden Doppelspulenaktormotor 36.
Bezugszeichenliste
10 Triebwerk
12 Luftfahrzeug, Tragflächenflugzeug
14 Fan
16 Verdichter
18 Turbine
20 Flügelrad
22 Rotationsachse
24 Gehäuse, Triebwerksgehäuse
26 Nebenluftkanal
28 Kernluftkanal
30 Brenner
32 Schaufelblatt-Rad
34 Generator
36 Doppelspulenaktormotor
38 Achse
40 Permanentmagnet
42 Doppelspule
44 Tragstruktur
46 Lauffläche
48 Auge

Claims

Patentansprüche
1. Triebwerk (10) für ein Luftfahrzeug (12),
wobei das Triebwerk (10) einen Fan (14) und einen Verdichter (16) umfasst,
wobei Flügelräder (20) des Fans (14) und des Verdichters (16) im Betrieb um eine Rotationsachse (22) rotieren,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flügelräder (20) mittels eines Elektromotors in
Form eines Doppelspulenaktormotors (36) antreibbar sind und dass die Flügelräder (20) an einer Achse (38) drehbar gelagert sind.
2. Triebwerk (10) nach Anspruch 1, wobei die Flügelräder (20) an der Achse (38) mittels eines Lagers (46, 48) geführt sind.
3. Triebwerk (10) nach Anspruch 2, wobei das Lager (46, 48) zur axialen Fixierung des jeweiligen Flügelrads (20) in
Längsrichtung der Achse (38) wirksame Wälzkörper umfasst.
4. Triebwerk (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine für jedes Flügelrad (20) auf einer Außenoberfläche der Achse (38) gebildete Lauffläche (46) zusammen mit einem zentrierten Auge (48) eines Flügelrads (20) einen Teil des zur Führung des
Flügelrads (20) an der Achse (38) wirksamen Lagers (46, 48) bilden .
5. Triebwerk (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Achse (38) als Luftleiteinheit fungiert.
6. Triebwerk (10) nach Anspruch 5 mit einer kegelförmigen und als Luftleiteinheit fungierenden Achse (38) , wobei eine Spitze der Luftleiteinheit in Richtung auf einen Einlass des Triebwerks (10) weist.
7. Triebwerk (10) nach Anspruch 4 und Anspruch 6, wobei die Lauffläche (46) jedes Lagers (46, 48) in Relation zu einer Hüllkontur der Luftleiteinheit als vertieftes Profil ausgeführt ist.
8. Triebwerk (10) nach Anspruch 7, wobei eine Profiltiefe der Lauffläche (46) jedes Lagers (46, 48) eine Aufnahme des Auges
(48) des jeweiligen Flügelrads (20) innerhalb der Hüllkontur der Luftleiteinheit erlaubt.
9. Luftfahrzeug (12) mit zumindest einem Triebwerk (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Tragflächenflugzeug (12) mit zumindest einem Triebwerk (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8.
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